KR102071461B1 - Ladar system and method for operating ladar system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지연 보상이 포함된 이중의 루프 필터 구조를 이용하여 고정된 물체 및 이동하는 물체로부터 수신한 레이더 신호로부터 안정적인 잡음 제거를 수행하는 레이다 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다. 레이다 시스템의 동작 방법은 송신 임펄스 레이다 신호에 대하여 물체로부터 궤환되는 반사 임펄스 레이다 신호를 수신하는 임펄스 레이다 송수신 단계, 반사 임펄스 레이다 신호로부터 잡음을 제거하여 물체 임펄스 신호를 출력하는 제1 루프 필터링 단계, 송신 임펄스 레이다 신호 및 물체 임펄스 신호를 비교하여 물체의 이동을 판단하는 이동 판단 단계, 및 물체의 이동으로 판단된 경우, 물체 임펄스 신호 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 제2 루프 필터링 단계를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar system and a method of operating the same, which perform stable noise cancellation from radar signals received from fixed and moving objects using a dual loop filter structure with delay compensation. A method of operating a radar system includes an impulse radar transmitting and receiving step of receiving a reflected impulse radar signal fed back from an object with respect to a transmitting impulse radar signal, a first loop filtering step of removing noise from the reflected impulse radar signal and outputting an object impulse signal, transmitting A movement determination step of comparing the impulse radar signal and the object impulse signal to determine the movement of the object; and if determined to be the movement of the object, the second loop filtering to sum the object impulse signal and the delay compensated previous second loop filtering signal; Steps.
Description
본 발명은 안정적인 잡음 제거를 수행하는 레이다 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radar system for performing stable noise cancellation and a method of operation thereof.
레이다 시스템은 RF(radio frequency) 신호를 이용하여 감시 영역 내에 발생한 물체의 탐색, 추적 및 위치 정보를 판단하는 기술이다. 레이다 시스템에서는 물체에 RF 신호를 송출하여 발산된 전파는 물체까지 직선으로 진행한 후 반사하여 되돌아온다. 물체로부터 반사되어 되돌아온 RF 신호의 시간을 측정하여 물체의 거리, 방향, 고도를 알아낼 수 있으며, 이러한 정보를 통해 물체의 정보를 획득할 수 있다.The radar system is a technology for determining search, tracking, and location information of an object generated in a surveillance area using a radio frequency (RF) signal. In a radar system, an RF signal is sent to an object, and the emitted radio wave travels in a straight line to the object and then returns back. The distance, direction, and altitude of the object can be determined by measuring the time of the RF signal reflected back from the object, and the information of the object can be obtained from this information.
그러나, 물체로부터 반사되어 되돌아온 RF 신호에는 실제적으로 물체로부터 반사된 신호 외에 다양한 경로에서 추가된 잡음 신호 또는 순간적으로 발생한 잡음 신호가 포함되어 있을 수 있다.However, the RF signal reflected back from the object may include a noise signal added in various paths or an instantaneous noise signal in addition to the signal reflected from the object.
이러한 잡음 신호들은 물체의 정보 획득 시에 오류를 발생시킬 수 있으며, 심지어 이러한 잡음 신호들을 물체로 인식하는 경우가 발생할 수 있다. Such noise signals may cause an error in acquiring information of an object, and may even recognize the noise signals as an object.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 지연 보상이 포함된 이중의 루프 필터 구조를 이용하여 고정된 물체 및 이동하는 물체로부터 수신한 레이더 신호로부터 안정적인 잡음 제거를 수행하는 레이다 시스템 및 그의 동작 방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a radar system and a method of operating the same by using a dual loop filter structure with delay compensation to perform a stable noise removal from the radar signal received from a fixed object and a moving object It is.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 레이다 시스템의 동작 방법은 송신 임펄스 레이다 신호에 대하여 물체로부터 궤환되는 반사 임펄스 레이다 신호를 수신하는 임펄스 레이다 송수신 단계; 상기 반사 임펄스 레이다 신호로부터 잡음을 제거하여 물체 임펄스 신호를 출력하는 제1 루프 필터링 단계; 상기 송신 임펄스 레이다 신호 및 상기 물체 임펄스 신호를 비교하여 상기 물체의 이동을 판단하는 이동 판단 단계; 및 상기 물체의 이동으로 판단된 경우, 상기 물체 임펄스 신호 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 제2 루프 필터링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The operation method of the radar system for solving the technical problem to be achieved by the present invention comprises: an impulse radar transmission and reception step of receiving a reflected impulse radar signal fed back from the object to the transmission impulse radar signal; A first loop filtering step of outputting an object impulse signal by removing noise from the reflected impulse radar signal; A movement determining step of comparing the transmission impulse radar signal and the object impulse signal to determine the movement of the object; And a second loop filtering step of adding the object impulse signal and the delay compensated previous second loop filtering signal when it is determined that the object is moved.
본 발명에 있어서, 상기 제2 루프 필터링 단계는, 상기 송신 임펄스 레이다 신호를 이용하여 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호로부터 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치를 획득하는 단계; 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치로 지연 보상하는 단계; 및 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 상기 지연 보상된 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the second loop filtering step includes: obtaining a position of the current object impulse signal from a current object impulse signal including additional noise by using the transmission impulse radar signal; Delay compensating a position of a previous object impulse signal included in the previous second loop filtering signal to a position of the current object impulse signal; And summing the current object impulse signal including the additional noise and the delay compensated second previous loop filtering signal.
본 발명에 있어서, 상기 제2 루프 필터링 단계는, 상기 물체가 정지해 있는 경우, 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 지연된 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the second loop filtering step includes: summing a current object impulse signal including the additional noise and the delayed second previous loop filtering signal when the object is stopped. It features.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 레이다 시스템은 송신 임펄스 레이다 신호에 대하여 물체로부터 궤환되는 반사 임펄스 레이다 신호를 수신하는 임펄스 레이다 송수신부; 상기 반사 임펄스 레이다 신호로부터 잡음을 제거하여 물체 임펄스 신호를 출력하는 제1 루프 필터링부; 및 상기 송신 임펄스 레이다 신호 및 상기 물체 임펄스 신호를 비교하여 상기 물체의 이동을 판단하여, 상기 물체의 이동으로 판단된 경우, 상기 물체 임펄스 신호 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 제2 루프 필터링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The radar system for solving the technical problem to be achieved by the present invention includes an impulse radar transceiver for receiving a reflected impulse radar signal fed back from the object to the transmission impulse radar signal; A first loop filtering unit which removes noise from the reflected impulse radar signal and outputs an object impulse signal; And comparing the transmission impulse radar signal and the object impulse signal to determine the movement of the object, and when the movement of the object is determined, adds the object impulse signal and a delay compensated previous second loop filtering signal. It characterized in that it comprises a; 2 loop filtering unit.
본 발명에 있어서, 상기 제2 루프 필터링부는, 상기 송신 임펄스 레이다 신호를 이용하여 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호로부터 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치를 획득하고, 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치로 지연 보상하며, 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 상기 지연 보상된 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the second loop filtering unit obtains the position of the current object impulse signal from the current object impulse signal including additional noise by using the transmission impulse radar signal, and applies the second loop filtering signal to the previous second loop filtering signal. Delay-compensate a position of an included previous object impulse signal to a position of the current object impulse signal, and add the current object impulse signal including the additional noise and the delay compensated previous second loop filtering signal. do.
본 발명에 있어서, 상기 제2 루프 필터링부는, 상기 물체가 정지해 있는 경우, 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 지연된 상기 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 것을 특징으로 한다.The second loop filtering unit, when the object is stationary, adds the current object impulse signal including the additional noise and the delayed previous second loop filtering signal.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 지연 보상이 포함된 이중의 루프 필터 구조를 이용하여 고정된 물체 및 이동하는 물체로부터 수신한 레이더 신호로부터 안정적으로 잡음 제거를 수행할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to stably remove noise from a radar signal received from a fixed object and a moving object by using a dual loop filter structure including delay compensation.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다 시스템의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1 중 신호 처리부(200)의 상세 블록도 이다.
도 3은 물체 이동 시 지연 보상이 적용되지 않은 잡음 제거를 설명하는 파형도 이다.
도 4는 물체 이동 시 지연 보상을 적용하여 잡음 제거를 설명하는 파형도 이다.
도 5는 물체 고정 시 잡음 제거를 설명하는 파형도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도 이다.1 is a block diagram showing the configuration of a radar system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of the
3 is a waveform diagram illustrating noise cancellation to which delay compensation is not applied when moving an object.
4 is a waveform diagram illustrating noise removal by applying delay compensation when moving an object.
5 is a waveform diagram illustrating noise removal when an object is fixed.
6 is a flowchart illustrating a method of operating a radar system according to an exemplary embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments set forth below, but may be embodied in many different forms and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. . The embodiments set forth below are provided to make the disclosure of the present invention complete, and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Let's do it.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다 시스템의 구성을 보이는 블록도 이다.1 is a block diagram showing the configuration of a radar system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면 레이다 시스템(10)은 송신 안테나(110)를 포함하는 송신부(100), 수신 안테나(210)를 포함하는 수신부(200), 신호 처리부(300), 거리 추정부(400) 및 움직임 검출부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
송신부(100)는 송신 안테나(110)를 통해 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))를 출력한다. 수신부(200)는 물체로부터 반사되는 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))를 수신한다. 여기서, 송신부(100) 및 수신부(200)는 일체형으로 구성되거나 분리형으로 구성될 수 있으며, 본 실시 예에서는 송신부(100) 및 수신부(200)가 분리형으로 구성되어 있다고 가정하고 설명한다. 송신 안테(110)를 통해 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))는 물체까지 직선으로 진행한 후, 물체에서 반사(반사 임펄스 레이다 신호(R(t)))되어 돌아온다. The
신호 처리부(300)는 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))를 이용하여 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))에 포함된 잡음 신호를 제거한다. 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))는 물체로부터 순수하게 반사된 물체 임펄스 신호 및 잡음 신호를 포함한다. 여기서 잡음 신호라 함은, 다양한 경로에서 생성된 잡음 신호, 순간적으로 발생하는 잡음 신호, 클러터 등 일 수 있다. 신호 처리부(300)는 지연 보상이 포함된 이중의 루프 필터 구조를 이용하여 고정된 물체 및 이동하는 물체로부터 수신한 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))로부터 잡음 신호를 제거하고 물체 임펄스 신호를 출력한다.The
도 2는 도 1 중 신호 처리부(200)의 상세 블록도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 신호 처리부(300)는 제1 루프 필터(310) 및 제2 루프 필터(320)를 포함한다.2 is a detailed block diagram of the
제1 루프 필터(310)는 현재 입력되는 반사 임펄스 레이다 신호(R(t)) 및 지연된 이전의 제1 루프 필터링 신호를 합산하여 현재 입력된 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))로부터 잡음을 제거한 물체 임펄스 신호(S’(t))를 출력한다. 제1 루프 필터(310)는 제1 곱셈기(311), 제1 가산기(312), 지연기(313), 제2 곱셈기(314) 및 감산기(315)를 포함한다.The
제1 곱셈기(311)는 현재 입력되는 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))에 가중치(1-α)를 곱한다. 여기서 가중치는 임의로 설정 가능하다. 제1 가산기(312)는 제1 곱셈기(311)의 출력과 가중치(α)가 곱해진 지연된 이전 잡음 신호(C(t-1))를 가산하여 현재 잡음신호(C(t))를 출력한다. 여기서 이전 잡음 신호(C(t-1))는 지연기(313)를 통하여 소정시간 지연되고, 제2 곱셈기(314)를 통하여 가중치(α)가 곱해진다. 제1 가산기(312)는 가중치(1-α)가 곱해진 현재 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))와 가중치(α)가 곱해진 지연된 이전 잡음 신호(C(t-1))를 반복적으로 가산함으로써 현재 잡음 신호(C(t))를 출력하게 된다. 감산기(315)는 현재 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))에서 현재 잡음 신호(C(t))를 감산하여, 결국 현재 잡음 신호(C(t))가 제거된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))를 출력한다.The
제1 루프 필터(310)를 통해 잡음 신호가 제거되었다고 해도, 제1 루프 필터(310)에서 출력되는 물체 임펄스 신호(S’(t))에는 추가적으로 발생한 잡음 신호 또는 불완전하게 제거된 잡음 신호가 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 제2 루프 필터(320)를 통해 추가적인 잡음 신호를 제거할 수 있다.Although the noise signal is removed through the
제2 루프 필터(320)는 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))를 비교하여 물체의 이동을 판단하고, 물체가 이동한 것으로 판단된 경우 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 합산하는 제2 루프 필터링(S(t))을 수행하고, 물체가 정지해 있는 것으로 판단된 경우 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 및 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 합산하는 제2 루프 필터링(S(t))을 수행한다.The
제2 루프 필터(320)는 제1 곱셈기(321), 가산기(322), 지연기(323), 지연 보상부(324), 제2 곱셈기(325)를 포함한다.The
제1 곱셈기(321)는 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))에 가중치(1-β)를 곱한다. 여기서 가중치는 임의로 설정 가능하다. 가산기(322)는 제1 곱셈기(321)의 출력과 가중치(β)가 곱해진 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 합산하거나, 제1 곱셈기(321)의 출력과 가중치(β)가 곱해진 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 합산하여 출력한다.The
여기서, 지연 보상부(324)는 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 물체 임펄스 신호(S’(t))를 비교하여 물체의 이동을 판단한다. 도 3에 도시된 바와 같이 물체가 이동하는 경우 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 중 물체 임펄스 신호의 위치는 이전 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 포함된 물체 임펄스 신호의 위치와 서로 다르게 된다. 이러한 경우 루프 필터링을 수행하게 되면 실제적인 물체 임펄스 신호의 세기가 크게 줄어들게 되어 정확한 물체 임펄스 신호의 획득이 어렵게 된다. 따라서, 제2 루프 필터(320)는 물체가 이동하는 경우 및 물체가 정지해 있는 경우로 나누어서 각각 다른 잡음 신호 제거를 수행한다.Here, the
지연 보상부(324)는 물체의 이동 판단을 위해 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 펄스 신호(S’(t)) 중 물체 펄스 신호를 비교하여 시간차이가 기준값 이상인 경우 물체가 이동하였다고 판단하고, 시간차이가 기준값 미만인 경우 물체가 정지하고 있다고 판단할 수 있다.The
먼저, 물체가 이동하였다고 판단하는 경우의 제2 루프 필터링부(320)의 동작을 설명한다. First, the operation of the second
지연부(323)는 이전의 제2 루프 필터링 신호를 지연하여 출력(S(t-1))한다. 지연 보상부(324)는 현재 물체 임펄스 신호의 위치가 이전 물체 임펄스 신호의 위치가 비슷할 것이라는 가정하에, 송신 임펄스 레이다 신호(T(t)) 이용하여 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 중 현재 물체 임펄스 신호의 위치를 획득하고, 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 현재의 물체 임펄스 위치로 지연 보상하여 출력(d(t))한다. 여기서, 상호 산관(cross correlation) 함수를 이용하여 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 찾을 수 있고, 지연 보상부(324)는 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 현재의 물체 임펄스 위치로 지연 보상하여 출력(d(t))할 수 있다. 도 4에는 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 현재의 물체 임펄스 위치로 지연 보상한 예가 도시되어 있다. 물체가 이동하는 경우, 잡음 신호를 제외하고 움직이는 물체의 임펄스 신호 위치만 보정하기 때문에 물체 임펄스 신호의 왜곡없이 물체를 계속 검출할 수 있고, 잡음 신호도 제거할 수 있게 된다.The
제2 곱셈기(325)는 지연 보상된 제2 루프 필터링 신호(d(t))에 가중치(β)를 곱한다. 가산기(322)는 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연 보상된 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 합산하여 추가적인 잡음이 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력한다. 도 4에는 물체가 이동한 경우 제2 루프 필터링을 설명하는 파형도가 도시되어 있다. 가산기(322)는 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연 보상된 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 반복적으로 가산함으로써 추가적인 잡음 신호가 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력하게 된다. The
다음에, 물체가 정지하고 있다고 판단하는 경우의 제2 루프 필터링부(320)의 동작을 설명한다. Next, the operation of the second
지연부(323)는 이전의 제2 루프 필터링 신호를 지연하여 출력(S(t-1))한다. 지연 보상부(324)는 물체가 정지하고 있는 경우, 지연 보상을 수행하지 않고, 지연부(323)의 출력 즉, 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 바이패스 한다.The
제2 곱셈기(325)는 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 가중치(β)를 곱한다. 가산기(322)는 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 합산하여 추가적인 잡음이 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력한다. 도 5에는 물체가 정지하고 있는 경우 제2 루프 필터링을 설명하는 파형도가 도시되어 있다. 가산기(322)는 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 반복적으로 가산함으로써 추가적인 잡음 신호가 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력하게 된다.The
제1 루프 필터(310)가 잡음 신호를 찾아 제거하는데 이용하였다면, 제2 루프 필터(320)는 신호를 Smoothing 하는 용도로 이용되었다고 할 수 있다. 이로 인해 불규칙적이고 순간적으로 발생하는 잡음 신호를 제거할 수 있다. 또한 움직이는 물체에 대해서도 보다 좋은 Smoothing 및 잡음 신호 제거 결과를 얻을 수 있다.If the
거리 추정부(400)는 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 물체로부터 반사된 반사 임펄스 레이다 신호(R(t)) 사이의 유사도를 기초로 물체의 거리(r)를 추정할 수 있다. 거리 추정부(400)는 상호 상관(cross correlation) 함수를 이용하여 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 반사 임펄스 레이다 신호(R(t)) 사이의 시간 차를 측정하고, 이를 기초로 물체의 거리(r)를 추정할 수 있다. The
움직임 검출부(500)는 추정된 거리 정보를 기초로 물체의 움직임을 검출할 수 있다. The
이와 같이, 지연 보상이 포함된 이중의 루프 필터 구조를 이용하여 고정된 물체 및 이동하는 물체로부터 수신한 레이더 신호로부터 안정적으로 잡음 제거를 수행할 수 있다. 이로부터 물체의 정확한 거리 및 움직임 검출이 가능하게 된다.As described above, noise reduction may be stably performed from the radar signals received from the fixed object and the moving object by using a dual loop filter structure including delay compensation. This enables accurate distance and motion detection of the object.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도 이다. 본 발명에 따른 레이다 시스템의 동작 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 주변 구성요소들의 도움을 받아 레이다 시스템(10)에서 수행될 수 있다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.6 is a flowchart illustrating a method of operating a radar system according to an exemplary embodiment. The method of operating the radar system according to the present invention may be performed in the
도 6을 참조하면, 레이다 시스템(10)은 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))에 대하여 물체로부터 반사된 임펄스 레이다 신호(R(t))를 수신하는 단계(S100)를 수행한다. Referring to FIG. 6, the
물체로부터 반사된 임펄스 레이다 신호(R(t))를 수신하면, 레이다 시스템(10)은 신호 처리부(300)는 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))를 이용하여 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))에 포함된 잡음 신호((C(t))를 제거한 물체 임펄스 신호(S’(t))를 출력하는 제1 루프 필터링을 수행하는 단계(S200)를 수행한다. 반사 임펄스 레이다 신호(R(t))는 물체로부터 순수하게 반사된 물체 임펄스 신호 및 잡음 신호를 포함한다. 여기서 잡음 신호라 함은, 다양한 경로에서 생성된 잡음 신호, 순간적으로 발생하는 잡음 신호, 클러터 등 일 수 있다. When receiving the impulse radar signal R (t) reflected from the object, the
제1 루프 필터링 수행을 통해 잡음 신호가 제거되었다고 해도, 출력되는 물체 임펄스 신호(S’(t))에는 추가적으로 발생한 잡음 신호 또는 불완전하게 제거된 잡음 신호가 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 제2 루프 필터링을 수행하여 추가적인 잡음 신호를 제거할 수 있다.Although the noise signal is removed through the first loop filtering, the output object impulse signal S ′ (t) may include an additionally generated noise signal or an incompletely removed noise signal. Therefore, the second loop filtering may be performed to remove the additional noise signal.
제1 루프 필터링 동작이 완료되면, 레이다 시스템(10)은 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))를 비교하여 물체의 이동을 판단하는 단계(S300)를 수행한다. 물체가 이동하는 경우 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 중 물체 임펄스 신호의 위치는 이전 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 포함된 물체 임펄스 신호의 위치와 서로 다르게 된다. 이러한 경우 루프 필터링을 수행하게 되면 실제적인 물체 임펄스 신호의 세기가 크게 줄어들게 되어 정확한 물체 임펄스 신호의 획득이 어렵게 된다. 따라서, 제2 루프 필터링의 경우 물체가 이동하는 경우 및 물체가 정지해 있는 경우로 나누어서 각각 다른 잡음 신호 제거를 수행한다. 레이다 시스템(10)은 물체의 이동 판단을 위해 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 펄스 신호(S’(t)) 중 물체 펄스 신호를 비교하여 시간차이가 기준값 이상인 경우 물체가 이동하였다고 판단하고, 시간차이가 기준값 미만인 경우 물체가 정지하고 있다고 판단할 수 있다.When the first loop filtering operation is completed, the
레이다 시스템(10)은 물체가 이동하였다고 판단한 경우, 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 합산하는 제2 루프 필터링을 수행하고, 물체가 정지해 있다고 판단한 경우 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 및 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 합산하는 제2 루프 필터링을 수행하는 단계(S400)를 수행한다.If the
물체가 이동하였다고 판단하는 경우 레이다 시스템(10)은, 현재 물체 임펄스 신호의 위치가 이전 물체 임펄스 신호의 위치가 비슷할 것이라는 가정하에, 송신 임펄스 레이다 신호(T(t)) 이용하여 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t)) 중 현재 물체 임펄스 신호의 위치를 획득하고, 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 현재의 물체 임펄스 위치로 지연 보상하여 출력(d(t))한다. 여기서, 상호 산관(cross correlation) 함수를 이용하여 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 찾을 수 있고, 지연 보상부(324)는 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 현재의 물체 임펄스 위치로 지연 보상하여 출력(d(t))할 수 있다. 물체가 이동하는 경우, 잡음 신호를 제외하고 움직이는 물체의 임펄스 신호 위치만 보정하기 때문에 물체 임펄스 신호의 왜곡없이 물체를 계속 검출할 수 있고, 잡음 신호도 제거할 수 있게 된다. 레이다 시스템(10)은 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연 보상된 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 합산하여 추가적인 잡음이 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력한다. 레이다 시스템(10)은 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연 보상된 제2 루프 필터링 신호(d(t))를 반복적으로 가산함으로써 추가적인 잡음 신호가 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력하게 된다. If it is determined that the object has moved, the
물체가 정지하고 있다고 판단하는 경우 레이다 시스템(10)은 지연 보상을 수행하지 않고, 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 합산하여 추가적인 잡음이 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력한다. 레이다 시스템(10)은 가중치(1-β)가 곱해진 추가적인 잡음 신호가 포함된 현재 물체 임펄스 신호(S’(t))와 지연된 제2 루프 필터링 신호(S(t-1))를 반복적으로 가산함으로써 추가적인 잡음 신호가 제거된 최종 물체 임펄스 신호(S(t))를 출력하게 된다.If it is determined that the object is stationary, the
이후, 레이다 시스템(10)은 송신 임펄스 레이다 신호(T(t))와 물체로부터 반사된 반사 임펄스 레이다 신호(R(t)) 사이의 유사도를 기초로 물체의 거리(r)를 추정하고, 추정된 거리 정보를 기초로 물체의 움직임을 검출할 수 있다.The
본 발명의 다양한 실시 예들은 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것이며, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가적인 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 구현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같은 구체적인 언급이 없다면, 본 발명의 실시를 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Various embodiments of the invention do not limit the scope of the invention in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connecting members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative of the functional connection and / or physical or circuit connections by way of example, in the actual device replaceable or additional various functional connection, physical connection Or circuit connections. In addition, unless there is a specific mention such as "essential", "important" and the like may not be a necessary component for the practice of the present invention.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. In the specification (particularly in the claims) of the present invention, the use of the term “above” and similar indicating terminology may correspond to both the singular and the plural. In addition, in the present invention, when the range is described, it includes the invention to which the individual values belonging to the range are applied (when there is no description thereof), and each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention. Same as
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.If the steps constituting the method according to the invention are not explicitly stated or contrary to the steps, the steps may be performed in a suitable order. The present invention is not necessarily limited to the description order of the above steps. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is merely for describing the present invention in detail and is not limited by the claims, and thus the scope of the present invention is limited by the examples or exemplary terms. It doesn't happen. Also, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications, combinations and changes can be made in accordance with design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the scope equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described below are within the scope of the spirit of the present invention. Will belong to.
10: 레이다 시스템 100: 송신부
200: 수신부 300: 신호 처리부
310: 제1 루프 필터 320: 제2 루프 필터
400거리 추정부 500: 움직임 검출부10: radar system 100: transmitter
200: receiver 300: signal processor
310: first loop filter 320: second loop filter
400 distance estimator 500: motion detector
Claims (6)
상기 반사 임펄스 레이다 신호로부터 잡음을 제거하여 물체 임펄스 신호를 출력하는 제1 루프 필터링부;
상기 송신 임펄스 레이다 신호 및 상기 물체 임펄스 신호를 비교하여 상기 물체의 이동을 판단하여, 상기 물체의 이동으로 판단된 경우, 상기 물체 임펄스 신호 및 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 제2 루프 필터링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.An impulse radar transceiver for receiving a reflected impulse radar signal fed back from an object with respect to a transmission impulse radar signal;
A first loop filtering unit which removes noise from the reflected impulse radar signal and outputs an object impulse signal;
A second that compares the transmission impulse radar signal and the object impulse signal to determine the movement of the object, and adds the object impulse signal and a delay compensated previous second loop filtering signal when it is determined that the object is moved; Radar system comprising a; loop filtering unit.
상기 송신 임펄스 레이다 신호를 이용하여 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호로부터 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치를 획득하고, 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호에 포함된 이전 물체 임펄스 신호의 위치를 상기 현재 물체 임펄스 신호의 위치로 지연 보상한 상기 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 생성하며, 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 상기 지연 보상된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.The method of claim 4, wherein the second loop filtering unit,
The position of the current object impulse signal is obtained from the current object impulse signal including additional noise by using the transmission impulse radar signal, and the position of the previous object impulse signal included in the delayed previous second loop filtering signal is obtained. Generate the delay compensated previous second loop filtering signal that is delay compensated to the position of an impulse signal, and sum the current object impulse signal containing the additional noise and the delay compensated previous second loop filtering signal; Radar system.
상기 물체가 정지해 있는 경우, 상기 추가적인 잡음이 포함된 현재 물체 임펄스 신호 및 지연된 이전의 제2 루프 필터링 신호를 합산하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.The method of claim 5, wherein the second loop filtering unit,
And when the object is stationary, summing the current object impulse signal containing the additional noise and the delayed previous second loop filtering signal.
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